El carbono representa el 49% del peso seco de los organismos. Junto con el oxígeno es el segundo elemento constitutivo de la biosfera, después del hidrógeno (49,8%).
El ciclo del carbono se confunde parcialmente con el flujo de la energía . Las fuentes y sumideros de carbono en la naturaleza son tan numerosas como variadas, pero únicamente el CO2 gaseoso de la atmósfera o disuelto en el agua en forma de carbonatos o bicarbonatos, proporciona el carbono que sirve de base a la elaboración de la materia orgánica de los seres vivos.
El CO2 es capturado por las plantas mediante la fotosíntesis , y transformado en materia orgánica.
Por otro lado todos los organismos respiran, es decir, capturan O2 y desprenden CO2 a la atmósfera.
Cuando los seres vivos mueren, los residuos son descompuestos y mineralizados por los descomponedores que forman cadenas a lo largo de las cuales se restituye la circulación del carbono en forma de CO2 ("respiración del suelo").
En ciertas condiciones los cadáveres y restos vegetales producen una ralentización del ciclo del carbono, al ser transformados en humus, de descomposición relativamente lenta. Cuando se encuentran ante condiciones anaeróbicas los restos vegetales se acumulan en forma de turba.
En el agua, el CO2 se halla disuelto o en forma de bicarbonatos y carbonatos constituyendo el principal reservorio de carbono implicado en el funcionamiento de la biosfera . Representan además un sistema tampón o amortiguador del pH del agua (concepto de alcalinidad). Puede producirse precipitación biológica o química de carbono cuando este se combina con calcio y forma carbonatos de calcio. Esto ocurre, por ejemplo, en los arrecifes coralinos.
Cada año las emanaciones gaseosas de los volcanes aportan carbono suplementario a la atmósfera.
La sedimentación de restos de organismos en aguas estancadas determina la formación de una especie de barro orgánico rico en carbono y nitrógeno. Se puede llegar a la formación lignitos, hullas, carbones o petróleo. La combustión de energías fósiles efectuada por la actividad humana, ha representado en los últimos años un incremento sustancial de la cantidad de CO2 de la atmósfera.
